泡沫染整加工技术在纺织印染行业中的应用

泡沫染整加工技术在纺织印染行业中的应用

1、泡沫染整加工技术的发展背景

泡沫整理工艺是20世纪70年代末受能源危机的影响，在国外迅速发展起来的一种低给液、高节能的染整加工技术。我国曾在20世纪80年代掀起了一波对其研究开发的高潮，其相关技术成果先后被国内许多印染企业应用，生产加工了各种织物近亿米，产品经质量检验合格后投放到国内外市场。但受当时的设备条件和技术水平等限制，此项技术没能得到持续发展和进一步推广应用[1-2]。

近年来，随着能源紧张和环境问题加剧，人们环保意识逐渐增强[3]。在国家节能、降耗、减排等政策推动下，清洁生产的呼声日益高涨，再加之原料成本急剧上涨、能源大量消耗，以及全球竞争日益激烈，人们要求通过改进和创新加工技术以降低成本，来赢得市场，但必须强调在减少能耗、提高效率的同时，有效降低对环境的影响。而泡沫加工技术已证明是有助于达到上述目的的一种方法[4]，并且被应用到印染行业的诸多领域中，达到了与常规染整工艺相当的效果，有些方面甚至超过常规工艺。因此泡沫染整工艺作为一种节能、节水的新型加工技术将会重新受到人们的重视和青睐。

2、印染行业现状与技术需求

当今，印染行业竞争日趋激烈，能源和水成本不断增加，对其废水的排放要求越来越高。印染行业是用水量最多的行业之一。长期以来，水被广泛用作染色及化学整理介质。但是，随着工业化的发展，我国许多地方的工业用水和生活用水已出现供应危机。在印染加工过程中，用水量越多，污水排放量也相应增多，且对污水进行处理成本较高，增加了印染企业的生产成本。

印染行业又是消耗能源较多的行业之一，尤其在织物的烘燥过程中。这是因为目前印染加工一般都属于水系加工，水分升温和蒸发耗能很多。因此，减少待烘燥织物的含水率对节水、节能具有重大的意义[5]。而降低浸轧时的轧余率可减少烘燥过程中的泳移现象，从而减少烘燥过程中由于染化料的泳移所造成的色差、降低织物强度和定形耐久性。

印染企业必须对原有的加工技术进行改进和创新，以降低成本，赢得市场。纺织品的低带液率加工，尤其是泡沫染整加工在节能、节水、提高效率和保证产品质量方面具有一定的优势。

3、泡沫染整加工技术

所谓泡沫整理，就是采用尽可能多的空气来取代配制整理液时所需要的水，通过空气，将整

理剂在水或其他溶液中的浓溶液或悬浮液膨胀转化在泡沫加工过程中，工作液中的部分水被空气替代，替代程度愈高，水的消耗愈少，节能愈多。泡沫加工可以节约用水量及烘燥织物上所含水分所需的能源，并在某种程度上提高加工成品的质量，提高生产效率，减少废水的排放量，降低染料及化学品的泳移，能更有效地利用工作液中的化学品和染料，减少化学品的消耗以及控制染料和化学品在纤维或织物内部的渗透[8]。

泡沫染整加工属于低给液率加工技术[4]。与浸轧法的最大的差别是：泡沫染整加工系统可以控制工作液在被加工织物中的渗透距离。既可以使工作液只停留在织物表面，也可以使工作液浸透织物。因此，应用泡沫染整加工系统，可以对织物两面进行不同的加工，如对一面防水、一面亲水的所谓单拨单吸面料的加工，也可以进行单面防水加阻燃的加工。甚至可以进行双拨单吸的加工，即正反两面都防水，而织物中间吸水，还可以把织物的两面染上不同的颜色等，这是浸轧法根本无法实现的[9]。但是它又完全不同于涂层整理。涂层整理由于加工方式的要求，化学品通常只是在织物表面形成具有一定厚度的膜，分布于织物组织结构之间，很少有渗透到纤维内部的可能，因此耐洗性、手感相比之下都要差一些。而泡沫染整加工时，工作液中通常只需要增加起泡剂和稳泡剂，与浸轧法的工作液并没有大的差别，所以施加到织物上，破泡后可以迅速渗透到纤维内部，因此加工后的织物耐洗性和手感都比较好

[10]。

4、泡沫染整加工技术的应用

泡沫染整加工技术已在欧美发达国家取得了良好效果，在我国也得到了越来越多的关注。如应用于纺织品前处理的上浆、丝光和增白，还有人尝试使用泡沫加工的方法，对棉织物以及涤棉混纺织物进行漂白和煮练[11]，获得较好的效果；此外在涂料染色、涂料印花、活性染料染色等方面，也取得了非常满意的效果，单面染色织物以其独特风格而被受人们关注[12]；其它方面还有后整理的抗皱、拒水拒油、亲水、柔软、阻燃、防缩、抗菌、抗紫外整理等，在这些整理中使用泡沫技术可以得到很好的效果，还可对纺织品单面进行泡沫整理，或者实现纺织品双面不同功能的需求，并能减少能耗，同时降低对环境的污染。

泡沫加工的一般过程为：发泡→施加泡沫→泡沫迅速破裂被织物吸收→烘干→（焙烘）→后处理[13]。

4.1、泡沫上浆

泡沫上浆是以泡沫为介质对经纱进行上浆的一种新工艺。经纱泡沫上浆是利用可以产生泡沫的浆液均匀地分布在经纱上，粘附于经纱的泡沫浆经过压浆辊时，泡沫在轧点处破裂，气体溢出，浆液附着在经纱上，使经纱获得可织性。泡沫上浆技术以低能耗、快速为主要特征，可节省大量加工用水，减轻污水排放量以及对污水的处理压力[14]。

泡沫上浆新工艺正以其吸液率低、节能好、车速高、毛羽少、缠结少和渗色少等优点，日益受到人们的重视。泡沫上浆与普通上浆的主要区别是：普通浆料上浆时，浆料溶解或分散在水中，以水为介质将浆料传送到织物上；而泡沫上浆工艺中，泡沫(空气和水)是传送介质[15]。成泡沫，然后强制泡沫扩散到被加工织物的表面并渗透到织物的内部，这样就能保证在最小给湿量条件下化学药剂的均匀分布[6]。泡沫加工的实质是用空气来代替部分水，将整理剂、染料或涂料的工作液制成一定发泡比的泡沫，使其在半衰期内能稳定地到达织物表面，在施泡装置系统压力、织物毛细效应及泡沫润湿能力的作用下，迅速破裂排液并均匀地施加到织物上[7]。

4.2、泡沫染色

泡沫染色作为一种节能、节水的新型加工技术逐渐被人们所重视。泡沫是由液膜包围着气体所形成的。它是由大量气体分散在少量液体之中形成的微泡聚集体，并以液体薄膜相互隔离，且具有一定的几何形状，是一种微小多相、粘状不稳定的体系。利用泡沫染色法进行还原染料悬浮体染色，可使悬浮体均匀地分布，提高悬浮体染色的匀染性能。发泡剂一般为表面活性剂，不仅可以发泡，同时还具有分散作用。将泡沫染色与常规染色比较可发现，前者赋予织物更好的匀染性。这两种方法进行悬浮体染色对比发现，织物的摩擦牢度、汗渍牢度、水洗牢度以及日晒牢度基本相同[16]。

泡沫染色可降低水和各种助剂的用量，染色废水量也相应减少，可降低对环境的污染。同时可缩短加工时间，提高织物的表面得色量及减少染料的泳移。但是由于染料本身的特性、泡沫施加的均匀性以及泡沫的稳定性，泡沫染色工艺控制不佳会造成匀染性问题。

4.3、泡沫印花

泡沫印花最早应用在地毯印花中，进而推广到绒类织物印花及一般纺织品的印花。泡沫印花是借助于空气，使少量的液体形成泡沫，泡沫携载着染料或涂料及各种助剂，施加到足以均匀覆盖全部织物的程度，从而以较低的给湿量完成整个印花过程，形成表面印花效果，进而达到节省能源染化料，改善织物手感的目的[15]。在泡沫印花加工中，由于刮刀和轧辊等对泡沫施加的压力及纤维和毛细管作用使泡沫破裂，染料由于没有“糊料”的载体，就立即停留在原处，这样就构成了其精细的印花效果，所以一旦泡沫色浆触及织物，要求尽快破裂，对印花质量是有益的。

泡沫印花色浆需要的泡沫应该是在印到织物上之前，泡沫应十分稳定；印到织物上以后，又